试析新型有机无机复合非线性光学材料研究

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1、华南理工大学硕士学位论文新型有机/无机复合非线性光学材料研究姓名：刘关心申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：奚红霞20040601摘要摘要溶胶．凝胶(S01．Gel)法是新兴的一种制备二阶非线性光学(NLO)材料的方法，这种方法的主要优点是能在低于有机生色团分解的温度下，将无机玻璃与有机生色团进行掺杂和键合，制取有机／无机复合NLO材料，通过无机玻璃的刚性三维结构和优良的高温稳定性来抑制NLO生色团的取向松弛，提高NLO材料的高温稳定性。本文首先用机械共混法制备了分别含有生色团对硝基苯胺(PNA)和分散红l(DRl)的两种掺杂型有机／无机复合NLO材料：然后通过含环氧基的Y一缩水甘油氧

2、丙基三甲氧基硅烷(KH560)和含异氰酸酯基的Y一异氰酸基丙基三乙氧基硅烷(ICPTEOS)作中间体，分别合成了含有机生色团PNA和DRl的两种新型键合型有机／无机复合NLO材料。通过FTIR、u、乙vIs、TGA、DSC、SEM和SHG测试等方法对两种掺杂型聚合物膜和两种键合型聚合物膜的制备过程参数及NLO性能进行了考察和表征。实验结果表明：两种掺杂型聚合物膜的最高掺杂量分别为：3．5wt％和10．4wt％，其d33值分别为2．06×t0‘9esu和2．15×10一eSU，两种掺杂型聚合物膜的常温稳定性都较好，90天后d33值分别能保持其初始值的85％和65．3％，但高温(100℃)下30

3、0min后d33值却只能保持初值的32％和45．9％，文中探讨了掺杂型聚合物膜高温不稳定的原因，并提出后续工作的相应改进措施；两种键合型膜(其中有机生色团烷氧基硅烷的含量约为50wt％)的d33值分别为4．62×10“esu和3．41x10-7esu，两种键合型聚合物膜的常温稳定性都较好，90天后d33值分别能保持其初始值的84．5％和94．2％，高温(100。C)下300分钟后d3s值分别能保持其初始值的5l％和68．5％，都较掺杂型聚合物膜有较大的提高，这充分证明与无机Si02网络的键合有效地降低了有机生色团的极化取向松弛。关键词：溶胶．凝胶法；二阶非线性光学材料；掺杂；键合；生色团华南

4、理工大学工学硕士学位论文ABSTRACTSol--Geltechnologyisanewroutetothepreparationofsecond--ordernonlinearoptical(NLO)materials．Dependingonthistechnology，thepreparationoforganic／inorganichybridNLOmaterialscanberealizedbythedopingorbondingoforganicchromophoresintotheinorganicglassatthetemperaturebelowTaoforganicchro

5、mophores．TheresultingrigidandthermostablethreedimensionalnetworksmayrestrictthedipolealignmentrelaxationofNLOchromophores，thusthestabilityofNLOmaterialsathigh-temperaturecanbeimproved．Inthisthesis，twokindsofdopedorganic／inorganichybridNLOmaterialscontaining4-nitroanilineand4-[ethyl(2-hydroxy-ethyl)

6、amino]·4’一nitroazobenzene(DRl)respectivelyhavebeensynthesizedbymechanicalblendingprocess，andtwonewkindsofbondedorganic／inorganichybridNLOmaterialscontainingPNAandDRlrespectivelyhavebeensynthesizedbyusingY-glycidoxypropyltrimethoxysilane(KH560)andY—isocyanatopropyltriethoxysilane(ICPTEOS)asintermedi

7、ates．ThepreparationprocessandqualityoffourSol—GelNLOmaterialswerestudiedandcharacterizedbyFTIR，UV—VIS，TGA，DSC，SEMandSHGmeasurements．TheresultsshowthatthemaximumdopingamountsofPNAandDRlintwodopedorganic-inor